探討建場地為水域的建筑工程軟弱地基處理

【摘要】近些年來隨著我國城市建設的不斷發展，我國城市建筑建設水平也愈發提高，城市內部各類高層、超高層建筑不斷涌現，這類建筑物的不斷建設不但對房屋自身結構設計提出了更高的要求，與此同時也對建筑物的地基處理方法帶來了新的挑戰。為了在有限的城市空間之內充分的發揮每一塊土地的使用價值，一些地質情況較差或屬于軟弱地基的土地也逐漸成為了建筑物建設的使用場地。軟弱地基對建筑物結構安全性能有著巨大的負面影響和潛在威脅，因此對于軟弱地基尤其是建筑場地原始地貌為水域的建筑地基進行有效的處理措施。本文以湘江新區梅溪湖西岸的城市島項目地基處理為例，對水域場地建筑物的地基處理方式進行探究。

【關鍵詞】建筑工程;地基處理;軟弱地基

城市島位于湘江新區梅溪湖西岸，城市中軸線東端，緊鄰CBD組團，南臨環湖路，交通便捷，四周多為商業辦公用地，總投資達18000萬元，規劃總用地面積20524.00m2，總建筑面積1473.80m2。項目通過建設一座螺旋形觀景構筑物、人行天橋、建筑面積約1473.80平方米的餐飲配套服務中心及與其相連的屋頂觀景平臺，使之成為湘江新區內最具特色的休閑娛樂地標之一。在建設過程中，工程部秉承綠色、環保、優質、高速的指導理念，嚴格要求施工單位克服島上作業的各種困難，在保證安全、質量的前提下，積極、穩定的推進城市島建設進度。本文以城市島建設過程地基處理方案為例，探究場地為水域的建筑工程地基處理方法。

1、軟弱地基土的基本特性

沖填土、雜填土、劣質垃圾填料、淤泥、淤泥質土及其他高壓縮性土體均是常見的軟弱地基土，軟弱地基土的顯著特點就是承載能力低，在上部建筑物荷載作用下變形較大且不均勻，容易出現裂縫及不均勻沉降等尾號建筑物安全的情況。當這些土體充當地基持力層或者占據大量的話，就可以定義為軟弱地基。軟弱地基土的主要特性包括以下幾個方面：

1.1抗剪強度低

根據相關實驗數據顯示，軟弱土體的原狀土樣的非固結不排水剪強度范圍為5-20kPa，有效內摩擦角一般小于30°，土體在荷載的作用下表現出明顯的流變性。同時，當軟弱土體上部的荷載長時間持續存在時，軟弱土體將在上部荷載的作用下發生排水固結，從而軟弱土體地基的承載力有一定的提升，且隨著排水固結程度的增加，其自身承載力也逐漸增大。但軟弱土體的另一個顯著特點是在受到剪應力作用時，會逐步出現剪切變形，且隨著剪切變形的發展逐漸出現應力集中等現象，進一步導致軟弱土體的抗剪強度降低。除此之外，軟土地基土內部由于存在大量的孔隙水，有相關實驗數據表明，土體在孔隙水壓力消散之后，地基土仍會出現一部分沉降，從而對建筑物結構安全性造成損害。

1.2透水性差壓縮性高

軟弱土體由于自身土體內部充斥著大量的孔隙水，因此其滲流路徑較少，滲透性能較差，常見的軟弱土體地基豎向滲透系數介于10-8-10-6cm/s之間，滲透系數差導致土體在外力作用下達到完全固結的時間較長，同時在自重荷載的作用或者較小荷載的作用之下很難達到完全固結狀態。同時，壓縮性顯著高于常見土也是軟弱地基土的一個重要特點，其壓縮系數常介于0.5-1.0MPa-1之間，且其壓縮性將隨著土體自身液限的增大而增大。

1.3結構性強靈敏度高

軟弱土體具有較強的結構性即土體的靈敏度較高，也就是說其原狀土樣在受到外力擾動或者形成重塑土樣時，其自身強度出現顯著的下降現象。這是由于軟弱土體自身的絮狀結構在外力擾動下破壞的結果。基于此種情況，在對軟弱地基礎進行地基處理時，要充分考慮其靈敏度對地基處理效果的影響。

2、軟弱地基處理的目標和處理原則

對軟弱地基進行地基處理的首要目標就是改善其作為建筑物地基的工程可靠性，其具體改善指標包括軟弱地基土的滲透性、壓縮性、抗剪性以及穩定性和強度等。軟弱地基的處理方法包括很多種，每一種方法都有其獨特的適用范圍和施工特點，同時每一個建設項目的工況也各有不同，因此對于不同建設項目的軟弱地基土處理方法還要依據其現場的工程實際情況再次進行考量，選擇最為恰當和經濟的處置方式，同時充分協調施工作業方案，在保證軟弱地基土強度得到改善的同時，也能夠達到各類工程性質指標的要求，同時最大程度上節約處理成本。為了保證建筑工程軟弱地基土處理安全有序的進行，在施工作業過程中一定要嚴格遵守軟弱地基處理原則和相關規范進行施工。

3、建筑工程中常見軟弱地基處理方法

現階段我國建筑行業發展迅速，對城市空間的開發愈加成熟，與此同時也造成了一定的土地資源緊張的情況，在已有城市空間內如何充分的開發軟弱土地基也已經成為了一個新的研究方向。由于一些軟弱地基土的構成十分復雜，其處置不能通過簡單某一種處置方式達到預期效果，那么就可以考慮采用多種處置方式相結合的方式對該軟弱土層進行處置。軟弱地基土承載力較低，不能直接作為建筑物地基進行使用，本次城市島項目就位于原始地貌為水域的軟弱地基。必須綜合考慮項目建設實際情況，充分協調施工機具、施工條件等因素確定適宜的地基處理方案。一般的地基處理方法為：

3.1排水固結預壓法

排水固結法主要依靠在現場施工過程中在原有軟弱地基土層中布設各類排水管井，通過增加氣壓或抽水、添加荷載等方式對原有軟弱地基土層進行快速排水固結從而提升其承載能力。排水固結法一般應用時間段為建筑物荷載施加之前，對既定范圍內的軟弱地基土進行預先添加荷載，在荷載的作用之下使軟弱土體內部孔隙水加速流出，同時減少軟弱土體的孔隙比，使土體隨荷載的添加和荷載的延長愈發密實，也在一定程度上將下臥軟弱土體的沉降量充分釋放，從而使其穩定性增加。排水預壓法在實際應用當中添加荷載的方式多種多樣，通常會因地制宜的使用項目上既有設備或材料或者將建筑物充分利用起來，對其進行地基處理。

排水固結法一般適用于軟弱土層較為厚、含水量較高的地基處理情況，在排水過程中增加豎向排水管井數量、增大預壓荷載大小及使用抽水等方式都可以加速排水固結過程。

3.2換土墊層法

換土墊層法也叫作置換法，是指通過挖土和填土的方式對原有場地的軟弱粘土進行置換，即使用施工機具對建筑物淺層地基軟弱土進行挖出，同時從其他建筑場地或建材廠家回填強度較高的砂石或強度較高土層，同時進行充分的碾壓密實施工作業，從而有效增強持力層地繼承載能力。墊層的作用除了直接提高地基土承載能力之外，回填土形成的墊層材料還可以有效對上覆荷載的應力進行擴散，可以有效減少下臥土層的沉降量。同時，砂礫組成的墊層材料對于下臥軟弱土體的排水固結也有加快作用，從而進一步增強地基土的承載能力。在進行軟弱土層的置換施工過程中要注意一點，并非選擇了物理學性質較好的巖土材料或者砂礫材料就達到了置換要求，回填土填埋以后的機械碾壓密實工作對回填土強度的形成和穩定性的發揮也十分重要。

4、本次城市島項目地基處理方法

城市島項目工期緊，工程量大，且城市島整個島體為人工回填土構成，四面臨水，整體性差、含水率高，不適宜應用一般的換土墊層法與排水固結法。結構城市島建筑特點及要求，為有效保證工期、質量、安全、進度的前提下，通過綜合對比各類地基處理方案，最終擬采用片石擠淤、預制管樁法和旋挖樁法。

片石擠淤法：在清整場地之后，鋪設一定厚度的片石，采用片石擠淤方式完成施工場地內的運輸道路建設，保證各類施工材料能有效進入施工現場。

預制管樁法：直接使用專業管樁生產廠家的不同規格管樁進行地基處理。

（1）臨水平臺：由于島體四周臨水，為有效約束島體不因湖水長期沖刷造成土體流失，在臨水邊界，設計了臨水平臺。該基礎為300*300預制方樁，定尺6米摩擦樁。樁頂設在低于湖水面0.8米處，采用現澆砼臨水平臺，有效固化土體，形成城市島駁岸線。

（2）螺旋形觀景構筑物、服務中心、入島橋為城市島主要景觀建筑，設計直徑為500的預制管樁，端承樁。為有效確定現場施工樁長、合理配樁，先行試樁3根，通過檢測單位靜壓實驗合格后，確定了現場施工大致樁長，才全面進行施工。管樁接樁連接方式選用焊接法，焊接完成后等待接頭部分自然冷卻后即可進行打樁工作。整個施工過程中，有效的控制了樁頂標高，最大程度控制了浪費。

旋挖樁法：城市島人行橋，由于跨度大，荷載集中，設計采用了旋挖鉆孔灌注樁，由于上部5-7米左右均為回填土，且為飽和水，無法成孔，上部即采用設置鋼護筒方式，將鋼護筒直接打穿回填土區域，進入下部堅土部位，有效隔離水體，確保旋挖樁有效成樁。其主要施工過程為：首先，對擬處理地基施工場地進行清整，并同時進行鉆孔施工之前的定位放線。其次，在選定位置埋設護筒并進行樁位校正，然后進行鉆孔。鉆孔工作完成后進行清孔，并對沉渣厚度進行測定。最后進行鋼筋籠的沉入，下放導管以及混凝土的澆筑。城市島項目在進行旋挖樁施工過程中，為了盡可能降低塌孔事故的發生，充分保障施工質量，以合格的旋挖鉆孔灌注樁作為樣板，進行全面的照樣施工，從而提升整體施工質量水平。

結語：

軟弱地基對建筑物的潛在威脅和施工進度推進均有較大影響，建筑工程施工進度的控制要充分考慮其項目建設的特殊性，本項目立足于工程實際情況，選用了排水預壓法同強夯法聯合對地基進行處理，在充分保證滿足質量要求的前提之下，進行成本管控及現場施工協調。對于建設場地為水域的建筑物軟弱地基處理更應該依托于有序合理的現場施工安排，除了要充分考慮軟弱地基處理的困難與問題之外，現場施工的有效管控、周圍環境的充分保護與施工過程的有效管控和協調也應當充分考慮。只有合理的配制相關資源，加強現場施工過程中的優化管控和協調，水域場地的建筑物軟弱地基處理才能更加有序高效和安全環保的推進，充分保證建筑物的安全使用。

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作者簡介：

徐志斌（1973.12-）男，本科，工程師，漢族，湖南長沙，從事建筑施工方向。